一种基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力风洞测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力风洞测量方法。该方法使用专用的盒式摩擦阻力天平。该方法的步骤如下：加工并校准盒式摩擦阻力天平，将盒式摩擦阻力天平的阻力计算公式输入风洞数据采集系统，设计加工试验模型，在风洞内安装试验模型，在风洞内安装盒式摩擦阻力天平，将测量件固定在盒式摩擦阻力天平的上连接罩上，调整模型前盖板、测量件、模型后盖板之间的窄缝的宽度，将天平线连接至风洞数据采集系统，调整试验模型姿态开展风洞试验。该方法专用的盒式摩擦阻力天平具有较好的温度应对能力，具有过载保护和隔热保护功能。该方法成本低、效益好、操作容易，尤其适用于高速及高超声速风洞中飞行器表面摩擦阻力的精确测量。

A wind tunnel measurement method of surface friction resistance based on box type friction resistance balance

【技术实现步骤摘要】
一种基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力风洞测量方法
本专利技术属于高速风洞试验
，具体涉及一种基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力风洞测量方法。
技术介绍
表面摩擦力是飞行器表面受到的剪切力的合力，是飞行器阻力的重要组成部分，其精确测量对飞行器设计具有重大意义。目前对于摩擦阻力测量还缺少较为可靠的精确测量方法，公知的较为精确测量方法主要为MEMS(微机电系统)方法、应变天平测量方法以及电容式天平测量方法。MEMS摩阻传感器工艺复杂，成本高，自身刚度弱，操作难度大，而且抗干扰能力弱。应变天平或电容式天平结构简单，主要以一个或两个竖直梁作为测量元件，难以抵御测试面压力梯度载荷干扰以及温度干扰，测量误差大。当前，亟需发展专用的表面摩擦阻力测量方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力风洞测量方法。本专利技术的基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力风洞测量方法，其特点是，所述的测量方法使用的盒式摩擦阻力天平包括上连接罩、隔热板、天平主体和下隔热罩；所述的天平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力风洞测量方法，其特征在于，所述的测量方法使用的盒式摩擦阻力天平包括上连接罩(1)、隔热板(2)、天平主体(3)和下隔热罩(4)；/n所述的天平主体(3)为盒式一体结构，包括测量梁(6)、天平上板(7)、上定位端(8)、下定位端(9)和天平下板(10)；天平上板(7)和天平下板(10)为上下对称的水平放置的矩形平板，天平上板(7)和天平下板(10)之间固定有竖直方向的测量梁(6)，测量梁(6)分为四组，每组三片，四组测量梁(6)对称分布在矩形平板的四个角上；天平上板(7)的上表面加工有水平基准面Ⅰ(16)，天平上板(7)的上表面中心固定有上定位端(8)；...

【技术特征摘要】
1.一种基于盒式摩擦阻力天平的表面摩擦阻力风洞测量方法，其特征在于，所述的测量方法使用的盒式摩擦阻力天平包括上连接罩(1)、隔热板(2)、天平主体(3)和下隔热罩(4)；
所述的天平主体(3)为盒式一体结构，包括测量梁(6)、天平上板(7)、上定位端(8)、下定位端(9)和天平下板(10)；天平上板(7)和天平下板(10)为上下对称的水平放置的矩形平板，天平上板(7)和天平下板(10)之间固定有竖直方向的测量梁(6)，测量梁(6)分为四组，每组三片，四组测量梁(6)对称分布在矩形平板的四个角上；天平上板(7)的上表面加工有水平基准面Ⅰ(16)，天平上板(7)的上表面中心固定有上定位端(8)；天平下板(10)的下表面加工有水平基准面Ⅱ(17)，天平下板(10)的下表面中心固定有下定位端(9)；
所述的隔热板(2)穿过上定位端(8)与天平上板(7)上表面的水平基准面Ⅰ(16)贴合；上连接罩(1)内开有与上定位端(8)装配的定位通孔，上定位端(8)穿出定位通孔定位上连接罩(1)，上连接罩(1)的下表面与隔热板(2)贴合；上连接罩(1)、隔热板(2)和天平上板(7)通过沉头螺钉由上至下固定连接；
所述的下隔热罩(4)内开有与下定位端(9)装配的定位通孔，下定位端(9)穿出定位通孔定位下隔热罩(4)，下隔热罩(4)的上表面与水平基准面Ⅱ(17)贴合；下隔热罩(4)和天平下板(10)通过沉头螺钉由下至上固定连接；
所述的下隔热罩(4)为下底封闭的矩形框Ⅰ，从下至上罩住天平主体(3)，下隔热罩(4)和天平主体(3)之间具有周向缝隙Ⅰ；上连接罩(1)为上底封闭的矩形框Ⅱ，从上至下罩住下隔热罩(4)，上连接罩(1)和下隔热罩(4)之间具有周向缝隙Ⅱ；
所述的天平上板(7)的下表面和天平下板(10)的上表面布置有温度传感器；
所述的测量梁(6)的应变计贴片形式如下：
在每组三片的测量梁(6)中选取中间的片梁粘帖应变计；
第一组测量梁(6)中间的片梁的左侧上端靠近天平上板(7)的位置处粘贴应变计A1，右侧上端对称位置处粘贴应变计A4，左侧下端靠近天平下板(10)的位置处粘贴应变计A2，右侧下端对称位置处粘贴应变计A3，应变计A1、应变计A2、应变计A3和应变计A4组成惠斯通电桥M1；
第二组测量梁(6)中间的片梁的左侧上端靠近天平上板(7)的位置处粘贴应变计B1，右侧上端对称位置处粘贴应变计B4，左侧下端靠近天平下板(10)的位置处粘贴应变计B2，右侧下端对称位置处粘贴应变计B3，应变计B1、应变计B2、应变计B3和应变计B4组成惠斯通电桥M2；
第三组测量梁(6)中间的片梁的左侧上端靠近天平上板(7)的位置处粘贴应变计C1，右侧上端对称位置处粘贴应变计C4，左侧下端靠近天平下板(10)的位置处粘贴应变计C2，右侧下端对称位置处粘贴应变计C3，应变计C1、应变计C2、应变计C3和应变计C4组成惠斯通电桥M3；
第四组测量梁(6)中间的片梁的左侧上端靠近天平上板(7)的位置处粘贴应变计D1，右侧上端对称位置处粘贴应变计D4，左侧下端靠近天平下板(10)的位置处粘贴应变计D2，右侧下端对称位置处粘贴应变计D3，应变计D1、应变计D2、应变计D3和应变计D4组成惠斯通电桥M4；
所述的测量方法包括以下步骤：
a.地面校准盒式摩擦阻力天平，获得盒式摩擦阻力天平的天平校准系数K1，电压修正系数K2，温度修正系数K3；
b.将盒式摩擦阻力天平的阻力计算公式输入风洞数据采集系统，阻力计算公式为：
X＝K1·K2·(UM1+UM2+UM3+UM4+K3·(T2-T1))
其中，UM1是惠斯通电桥M1的输出电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长丰，潘华烨，苗磊，贾巍，彭超，马涛，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51